复杂条件下盾构施工关键技术控制

杨帆

摘要：社会经济的发展推动了城市交通行业的发展，城市交通逐渐朝下层空间延伸，随之增加了我国大城市的盾构结构数量。由于穿越底层的地质情况复杂，在开展盾构结构施工作业的过程中很容易忽视沉降问题，从而在一定程度上影响建筑物周围设施的安全性。

关键词：复杂条件;盾构施工;关键技术;控制

1工程概况

某区间隧道左线长351.6m、右线长357.9m;左线最小平曲线半径380m，右线最小平曲线半径350m，区间线间距8.5～12.4m。区间纵断面为斜下坡，左线纵坡坡度分别为33.925‰、6.25‰、14.5‰，区间右线纵坡分别为35‰、4.441‰、14.5‰。隧道结构覆土厚度4.1～8.8m，采用盾构法施工。成型隧道允许偏差：高程和平面±50mm;每环相邻管片平整度≤10mm;纵向相邻管片环面平整度≤15mm;衬砌圆环直径椭圆度≤5‰D。区间隧道主要穿越地层为（6）1粉质黏土、（6）3砂质粉土及（6）4粉质黏土，隧道上方地层主要为（1）1杂填土、（1）2杂填土及（4）1粉质黏土，隧道下方地层主要为（7）1粉质黏土、（7）2黏质粉土及（8）1粉质黏土。区间隧道盾构始发后先后下穿废品交易市场、道路、简易板房、单层砖砌平房及小桥涵，周边环境相对简单。

2工程难点分析

1）浅覆土。隧道埋深小，地层荷载不足，刀盘前方土压平衡建立困难，土仓压力难以控制，容易造成地表沉降、窜浆或者冒顶坍塌等问题;同时盾构机上下受力不平衡，盾构姿态易上扬，造成盾构姿态控制困难。2）小间距。本盾构区间有约55m长度隧道间距<0.7D，最小间距盾构接收段仅2.28m。地层土体二次扰动、后行隧道盾构推进时造成的挤压、卸载作用对先行隧道的影响，易造成先行隧道变形，进而引发错台、破损、渗漏等质量问题。3）小半径曲线。本区间隧道最小转弯半径为350m，对施工要求较高。由于盾构机自身为直线形刚体，为确保盾构隧道轴线与设计轴线吻合，盾构机在掘进过程中，须不停地连续纠偏，对操作人员技能、设备性能稳定性要求高，姿态控制难度大。盾构机要通过超挖来实现小曲线半径转弯，同时油缸存在不同压力差与行程差，易对成型管环产生横向分力，导致管片受力不均匀。

3复杂条件下盾构施工关键技术控制

3.1大坡度施工

3.1.1防管片上浮

1）在保证盾构机不出现磕头的情况下尽量减小上下油缸的推力差，防止由于下部油缸推力过大产生竖向分力，造成管片上浮。2）适当增加同步注浆量，尤其控制上部注浆量，提升管片背后的填充效果，防止管片脱出盾尾后上浮。3）做好管片螺栓复紧。每环推进结束后，拧紧当环管片的全部连接螺栓并在下环推进中在油缸推力作用下进行复紧，克服作用于管片上的推力产生的垂直分力，减少管片上浮。

3.1.2盾构掘进姿态保证措施

1）掘进过程中为保证盾构机垂直姿态，须上下分区油缸产生推力差，防止盾构机栽头，但推力差引起的向上分力会导致管片上浮。因此在盾构掘进过程中应在保证盾构机不出现栽头的前提下，尽量减小上下分区油缸推力差，从而减小向上的分力作用。2）盾构掘进过程中，适当增加隧道监测频率，通过多次测量确保盾构测量数据的准确性并通过监测数据反馈指导盾构推进和纠偏。3）在大坡度地段，由于隧道内通视条件较差，须多次设置新测量点和后视点。新的测量点设置后，应严格加以复测，确保测量点的准确性，防止误测。

3.1.3盾构施工安全保证措施

本区间隧道纵断面为一字下坡，左线始发阶段坡度达到33.925‰，施工过程中存在电瓶车溜车安全隐患。为确保隧道内水平运输安全，对电瓶车各部件增设钢丝绳，电瓶车车头前端设置螳螂钩，盾构机1号台车设置车挡，电瓶车配置防溜车。

3.2浅覆土施工

3.2.1盾构掘进土压设定

考虑浅覆土软弱地层的敏感性，盾构掘进过程中切口压力设定不宜过大，防止击穿覆土，切口压力在水土压力基础上增加10～20kPa。盾构掘进过程中应保持切口压力稳定，波动范围控制在±5kPa。

3.2.2注浆控制

注浆效果对控制沉降极为关键，针对浅覆土段，除常规的同步注浆外，随盾构掘进二次补充注浆。每环一个吊装孔位管片进行补浆，每隔10环进行一次整环注浆形成止水环，二次补充注浆浆液初凝时间宜控制在13～15s。注浆压力宜略大于对应地层位置静止水土压力，控制在0.2～0.3MPa。

3.2.3掘进速度

浅覆土段盾构掘进速度控制在20～30mm/min，以匀速为宜，避免对土体造成过大扰动。

3.3小间距施工

3.3.1先行隧道内注浆加固

在先行隧道（左线）右侧90°范围内利用管片吊装孔向土体中打入长1.5m，ϕ48mm×3.0mm钢花管进行注浆加固，达到改良硬化土质，减少对周边地层扰动的目的。见图1。加固采用水泥-水玻璃双液浆，初凝时间控制在60s，压力控制在0.15MPa左右。为确保土体加固质量，采用以下控制措施：1）同一孔内采用从外到内的注浆方式分层注浆，每次拔管长度150～200mm;2）同一管片内不同注浆孔应保持对称平衡注浆;3）隧道纵向隔环跳注，每环一次施工1～2孔。

3.3.2后行隧道推进控制

后行隧道施工对先行隧道的主要影响有挤压和单侧卸载，挤压作用包括盾构推进产生的压力和注浆压力。为避免对先行隧道产生影响，采取了如下措施：1）合理设置土压力，根据覆土厚度和水文地质条件，土仓压力控制在0.1MPa左右，出土量控制在42m3以内;2）盾构掘进过程加强同步注浆，及时进行二次注浆，注浆压力控制在0.3MPa以内;3）降低推进速度，控制在10～20mm/min;4）严格控制盾构姿态，偏差控制在±20mm，尽量避免纠偏。

3.4小半径曲线施工及曲线接收

小半径曲线盾构掘进对铰接装备、仿形刀要求高，始發前绘制好管片拼装点位图，编排好管片理论排环表。1）加强对盾构推进轴线的控制。由于曲线推进盾构机环环都在纠偏，须做到“勤测勤纠”，每次的纠偏量尽量小，以保证形管片的环面始终处于曲率半径的竖直面内;控制管片的位移量和环面的平整度，以减少位移和管片碎裂现象的发生，从而达到有效控制轴线和地层变形的目的。2）为确保盾构机沿设计轴线推进，必须严格控制盾构出土量，同时根据地面监测情况合理调整出土量。3）严格居中拼装，从而使管片处于较理想状态，确保拼装质量及推进轴线控制在规范要求范围之内。4）隧道贯通前应加强盾构姿态的控制，以使盾构机拥有良好的到达姿态，准确就位在盾构接收基座上。在最后50环推进时，增加人工测量的次数，及时修正盾构机掘进方向，使盾构机保持准确的出洞姿态。5）未能达到预期效果时，应启用超挖刀进行超挖纠偏。

4结语

总之，在我国城市交通压力不断增大的时代背景下，地铁工程逐渐成为城市交通系统的主要组成结构，但是受复杂的地质环境的影响，地铁工程施工过程中会遇到各种类型的问题，这就需要选择合适的盾构机，同时要应用科学合理的施工技术，确保地铁盾构施工作业的顺利开展。

参考文献

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[2]林伯华.复杂地质条件下地铁盾构施工要点探究[J].福建建材，2018（6）：103-105.

[3]侯晗.复杂地质条件下地铁盾构施工要点探究[J].工程技术研究，2018，3（11）：84-85.